人 工臓 器 13(1), 178-182(1984) ダ イ ナ ミ ッ ク パ ッ チ 型 人 工 心 筋 及 び カ ウ ン タ ー パ ル セ ー シ ョ ン 併 用 法 の 残 存 心 筋 機 能 に 対 す る 補 助 効 果 の 研 究 江本 秀 斗, 許 俊 鋭, 山 中英 雄, 高本 真 一, 上 田 恵 介, 横 手 祐 二, 尾 本 良 三 見 目 恭 一*, 仲 野 孝* ダイ ナ ミック パ ッチ型 人 工 心 筋(D-PATCH)は, 広 範 梗 塞 壊 死 を 伴 う 重 症 不 全 心 に 対 し, 梗 塞 壊 死 部 を 置 換 し, criticalな 時 期 に 直 接 的 に 左 室 を 補 助 す る 目的 で 開 発 され た 。 そ の 左 室 補 助 効 果 に つ い て は 既 に 報 告 し た 。 しか し な が ら直 接 左 室 を 補 助 した 場 合, 残 存 心 筋 の 局 所 機 能 に 及 ぼ す 影 響 た つ い て は 明 らか で な い 。
雑 種 成 犬6頭 を 用 い, 右 心 バ イ パ ス モ デ ル を 用 い てD-PATCH, aortic counterpulsation (CP)の 左 室 補 助 効 果, 及 びsonomicrometerを 用 い て 測 定 し た 左 室 残 存 心 筋 機 能 に つ い て 比 較 検 討 し た 。D-PATCH駆 動 に よ り, mLAPは75%低 下, 又, peak LVPは6%上 昇 し た が, CP併 用 で23%逆 に 低 下 し た 。TTIはD-PA TCHで15%低 下, 併 用 群 で23%低 下 した 。 残 存 心 筋 の 収 縮 率 はD-PATCH駆 動 で139%上 昇, 併 用 群 で は
150%上 昇 し た 。 以 上 よ りD-PATCHは 虚 血 不 全 心 の 残 存 心 筋salvageに と っ て 有 利 で あ り, 臨 床 的 に はCPを 併 用 す る事 の 利 点 が 大 き い と 考 え られ た 。
H. Emoto, S. Kyo, H. Yamanaka, S. Takamoto, K. Ueda, Y. Yokote, R. Omoto, K. Kenmoku*,
T. Nakano*
Effect of conbined assist
of Dynamic Patch and Aortic Counterpulsation
on the
regio-nal myocardial
function of residual
LV wall of the ischemic failling
heart.
We have already
demonstrated
that the Dynamic Patch(D-PATCH) is effective
for
mas-sive myocardial infarction
especially
when it is conbined to IABP. However, the effect
of D-PATCH
on the regional
myocardial
function of the residual
LV wall is not known.
The segmental function of residual
LV wall of dogs determined by sonomicrometer was
improved by D-PATCH
support. In conculsion, D-PATCH
is effective
for the salvage of
ischemic residual
myocardium. KEY WORDS:assisted circulation,
artificial
myocardium,
LV patch, aortic
counterpulsation,
sonomicrometer
Jpn. J. Artif. Organs 13(1), 178-182 (1984)
I 緒 言 広 範 心 筋 梗 塞 に よ り心 原 性 シ ョ ック に 陥 っ た 患 者 に 対 し, 梗 塞 壊 死 部, 特 に 心 室 瘤 を 呈 し た心 筋 に対 し, 梗 塞 壊 死 部 を 切 除 す る事 は 左 室 機 能 を 改 善 さ せ る効 果 が あ る? しか し梗 塞 切 除 部 が 広 範 に 及 ぶ場 合, 直 接 縫 合 閉 鎖 で は 左 室 機 能 不 全 を 生 じ る た め, 左 室 内腔 を保 つ た め人 工 材 料 を用 い た 左 室 パ ッチ が 用 い られ て 来 た 。 しか し, 切 除 範 囲 が 大 き くな る と, 術 直 後 のLow Output Syndrome(LOS)は 避 け られ な い 。 我 々 の ダ イ ナ ミ ッ ク パ ッチ 聖 人 工 心 筋 は 左 室 パ ッチ と して 左 室 容 量 を 保 つ と と もに, 左 室 補 助 装 置 と して 術 直 後 のLOS状 態 を 乗 り切 る た め に 開 発 され た 。 II 目 的 我 々は 既 に, ダ イ ナ ミ ッ ク パ ッチ 型 人 工 心 筋(以 下 D-PATCH)の 左 室 補 助 効 果 と し て の 有 効 性 を 報 告 し て来 た2)し か し, 左 室 を 直 接 補 助 し た 場 合 に生 じ る左 室 内圧 の 上 昇 が, 左 室 残 存 心 筋 に と って 不 利 に働 くの で は ない か とい う報 告 が あ る3)。 今 回, D-PATCH駆 動 に 伴 う 左 室 残 存 心 筋 機 能 を, 間 接 的 ・直 接 的 に 検 討 す る と と も に, aortic counterpulsationを 併 用 す る 事 に よ り, 左 室 内 圧 の 上 昇 を 防 ぎ, 残 存 心 筋 に と っ て 有 利 に 働 き, 更 に 強 力 な 左 室 補 助 効 果 の 得 ら れ る 事 を 期 待 し た 。 III 対 象 及 び 方 法 使 用 し たAVCO-MGH製D-PATCHは4-5cm×6.5
cmの 楕 円 型 で, 外 壁 はPlastic shell, 内 壁 はAVCO-THANE coatingさ れ た 可 動 膜 で 出 来 て お り, そ の 外 周 に2cm幅 の 縫 着 用 ダ ク ロ ン リ ン グ を 有 し て い る 。(図1) 駆 動 装 置 と し て は, AVCO PULSATILE PUMP MODEL 20を 用 い, 空 気 駆 動 圧200mmHgで25mlの stroke volumeを 作 り 出 す 事 が 出 来 る 。 駆 動 タ イ ミ ン グ は, 左 室 内 圧 と 同 期 す る 様 に 設 定 し た 。 counterpulsationは, 犬 の 大 動 脈 壁 のcomplianceが 大 き い 為, 十 分 な 効 果 が 得 られ る 様, Extra-aortic counterpulsationを 使 用 し た 。 こ の 装 置 は 内 径3/8イ ン チ の チ ュ ー ブ 内 に 容 量20mlのAVCO IABPバ ル ー ン を 内 蔵 し, 先 端 に22FのUSCI大 腿 動 脈 送 血 用 カ ニ ュ ー レ を 連 結 し, 腕 頭 動 脈 よ り 挿 入 し た。(図2)駆 動 装 置 は, AVCO-BALLOON PUMP MODEL 7を 使 用 し た 。
15kg∼28kgの 雑 種 成 犬6頭 をsodium pentobarbital (25Mg/kg)で 静 脈 麻 酔 し, 実 験 中 は 少 量 ず つ の 追 加 を 行 埼 玉 医 大 第 一 外 科, 埼 玉 医 大MEサ ー ビス 部 門*
(〒350-04埼 玉 県 入 間 郡毛 呂 山町 毛 呂 本郷38) Saitama medical school, Saitama Japan
図1 AVCO-MGH製DYNAMIC PATCH
図2 Extra Aortic Counterpulsation Device っ た 。 呼 吸 は, Harvard呼 吸 器 に よ り, FiO2 1.0に て コ ン ト ロ ー ル 呼 吸 と し た 。 胸 骨 正 中 切 開 に て 開 胸, 右 大 腿 動 脈, 右 上 肺 静 脈 よ り カ ニ ュ レ ー シ ョ ン し, 動 脈 圧(AP) 左 房 圧(LAP)を 持 続 的 に モ ニ タ ー し た 。 奇 静 脈 結 紮 後, 全 身 ヘ パ リ ン 化(3mg/kg)し, 左 鎖 骨 下 動 脈 に 送 血 カ ニ ュ ー レ を, 上 下 大 静 脈 に 脱 血 カ ニ ュ ー レ を 挿 入 し, 体 外 循 環 開 始 。 低 体 温 体 外 循 環 下, 大 動 脈 遮 断, 高 カ リ ウ ム 心 筋 保 護 液(4℃, K+=30mEq/L, 10ml/kg)に よ り 心 停 止 を 得 た 後, 左 室 心 尖 部 よ り 切 開 を 加 え, 僧 帽 弁 乳 頭 筋 を 損 傷 し な い 様 に 左 室 自 由 壁 をD-PATCHの 縫 着 可 能 に な る ま で 切 除 し た 。 プ レ ー ジ ェ ッ ト付2-0タ イ ク ロ ン14∼18針 を 用 い, マ ッ ト レ ス 縫 合 に て, D-PATCH を 縫 着 後 大 動 脈 遮 断 を 解 除 し た 。 遮 断 時 間 は す べ て30分 以 内 で あ っ た 。37℃ で60分 間empty beatingの 状 態 で re-perfusionを 行 い, 左 室 自 由 壁 よ り 左 室 圧(LVP) 測 定 カ テ ー テ ル を 直 接 挿 入 し た 。 又, 右 心 耳 よ りvent チ ュ ー ブ を 右 室 心 尖 部 ま で 挿 入 し, 直 接 冠 血 流 量 が 測 定 出 来 る 様 肺 動 脈 根 部 を 結 紮, 更 に そ の 末 梢 よ り も う 一 本 の 送 血 カ ニ ュ ー レ を 挿 入 し, pre lood volumeを コ ン ト ロ ー ル 出 来 る 様 に し た 。 又, SAnodeをcrushし, 120 /minで 心 房 ペ ー シ ン グ を 行 っ た 。 次 に 腕 頭 動 脈 よ り
counterpulsationを 挿 入, D-PATCH縫 着 部 位 よ り の 出 血 を 止 め, 実 験 モ デ ル を 完 成 し た 。(図3)
Preload volumeを40ml/kg/min, after load pressure (mean AP)を50mmHg, H. Rを120に 設 定 し た 上 で, 平 均 左 房 圧(mLAP)が15mmHg以 上 の 不 全 心 状 態 を 作 成 す る 為 選 択 的 冠 動 脈 結 紮 を 施 行 し た 。 更 に 左 室 自 由 壁 図3 Experirnental. Model にsonomicrometerを 左 室 短 軸 方 向 に 縫 着 し, 残 存 心 筋 のsegmental functionを 測 定 し た 。 以 上 の 条 件 下 で
control, counterpulsation駆 動 時, D-PATCH駆 動 時, 両 者 併 用 時 の 各 測 定 値 を 比 較 検 討 し た 。 時 々 生 じ る
心 室 性 期 外 収 縮 は, リ ド カ イ ン50mg静 注 に てcontrolし, Na, K, PO2, PCO2, PHを 適 正 な 範 囲 でcontrolし, 心 機 能 に 影 響 す る 薬 剤 は. 全 く 使 用 し て い な い 。
測 定 は8チ ャ ン ネ ル の 日 本 光 電 製PM-6000 polygraph を 使 用, EKG, AP, LAP, LVP, D-PATCH device
Pressure, counterpulsation device pressure, segmental shorteningを 記 録 し た 。sonomicrometer は 東 北 大 学 製 を 使 用, oscillographはIwasaki SS-5100 を 使 用 し, 1) end-diastolic chord length (EDCL),
2) end-systolic chord length (ESCL), 3) % systolic shortening (% SS:EDCL-ESCL/EDCL×100)を
算 出 し た 。Tension Time Index (TTI)はSarnoffら の 方 法 を 用 い 計 算 し た 。4) 統 計 学 的 分 析 はpairedt-test を 用 い, P<0.05を 統 計 学 的 に 有 意 と し た 。 IV 結 果 i mLAP(図4) controlの30.3±13.1mmHgに 対 し, counterpulsation 駆 動 で14.1±5.7mmHgと5396低 下(P<0.02), D-PA TCH駆 動 で は, 7.7±4.0mmHgで75%の 低 下(P<0.01) を 見 た 。 両 者 併 用 群 で は, controlに 比 べ87%も 低 下 (P<0.01)し た 。 ii peak LVP(図5) D-PATCH駆 動 に よ り70-2±9-6mmHgか ら74.2±10. 1mmHgと5.7%の 上 昇(P<0.01)を 見 た が, counter-pulsationを 併 用 す る 事 で, 57-3±11.6mmHgと,
D-図4 Effects of counterpulsation
and D-PATCH on mean LAP 図5 Effects of counterpulsation
and D-PATCH on peak LVP 図6 and Effects D-PATCH of counterpulsationon TTI (tension time index)
図7 Effects of counterpulsation and D-PATCH on EDCL and ESCL
図8 Effects of counterpulsation and D-PATCH on % SS
PATCH単 独 群 と 比 べ23%の 低 下(P<0.01)を 見 た 。 iii Tension Time Index(図6)
counterpulsation駆 動 に よ り14%低 下(P<0.02), D-PATCH駆 動 に よ り15%低 下(P<0.03)し た が, 両 者 間 に 有 意 差 は 見 ら れ な か っ た 。 し か し, 両 者 を 併 用 す る 事 に よ り, 更 に10%の 低 下(P<0.04)を 見 た 。
iv EDCL(図7左)
controlに 比 べ, counterpulsation駆 動, D-PATCH 駆 動, 両 者 併 用 時 に 有 意 差 は 認 め ら れ な か っ た 。 v ESCL(図7右) controlに 比 べ, counterpulsation駆 動 に よ り0.8% 低 下(NS), D-PATCH駆 動 に よ り4.0%低 下(P< 0.05), 両 者 併 用 で は5.0%低 下(P<0.05)とESCLの 短 縮 が 見 ら れ た 。 vi % SS(図8) controlに 比 べ, counterpulsation駆 動 に よ り11% 上 昇(NS), D-PATCH駆 動 に よ り139%上 昇(P< 0.02), 両 者 併 用 で150%上 昇(P<0.02)と 収 縮 率 の 増 加 を 見 た 。 V 考 察 広 範 心 筋 梗 塞 に 伴 う 左 室 瘤5), 急 性 心 筋 梗 塞 に 伴 う 中 隔 穿 孔6), 心 室 破 裂7)に 対 し て, 左 室 容 量 を 保 ち, 重 症 不 全 心 を 改 善 さ せ る た め, ダ ク ロ ン パ ッ チ で 左 室 壁 を 置 換 す る 方 法 は, 従 来 よ り 報 告 さ れ て い る 。 又, 最 近 で は 肥 大 型 心 筋 症 に 対 し, 左 室 壁 を 一 部 切 除 し ダ ク ロ ン パ ッ チ で 置 換 す る 事 に よ り 心 拍 出 量 の 増 大 を 得 た 報 告8)も あ り, 左 室 心 筋 に 人 工 材 料 に よ る 一 部 置 換 が 多 く 行 な わ れ 始 め た. し か し, Williams,9)Glass10)ら が 言 う 様 に, 左 室 切 除 範 囲 が40%以 上 に 及 ぶ 場 合, 薬 物 やIABPで は 体 外 循 環 か ら の 離 脱 は 困 難 と な る. Levinsky11)の 臨 床 例 に よ れ ば, 術 後 早 期 のLOSは 避 け が た く, 24時 間 を 経 過 しLOS状 態 が 改 善 さ れ た 後 は 順 調 に 経 過 し た と 報 告 さ れ て い る 。 我 々 のD-PATCHは, 急 性 期 に 対 し て は 左 室 補 助 装 置 と して 働 き, 術 後 早 期 のLOSを 乗 り 切 っ た 時 点 で 左 室 補 助 の 段 階 的 なweaningを 行 い, 最 終 的 に
図9 Representative effects of counterpulsation and D-PATCH on the segmental shortening in the left ventricular anterior wall
は 単 な る 左 室 パ ッ チ と し て 永 久 的 左 室 壁 と し て 働 く 様 に 開 発 さ れ, 40%以 上 の 広 範 な 左 室 壁 切 除 症 例 の 救 命 を 可 能 に す る も の と 期 待 さ れ る 。 重 篤 なLOSを 伴 う 重 症 不 全 心 に 対 し, IABPの 効 果 は せ い ぜ い30%前 後 の 救 命 率 と さ れ て い る 。 こ のIAB P補 助 効 果 の 限 界 は, Bregman12)ら に よ れ ばIABPそ の も の がforward flowを 作 り 出 す 力 が 弱 い た め, 著 し い LOS症 例 で 有 効 なcounterpulsation効 果 が 得 ら れ な い 事 に よ る と 考 え ら れ て い る 。 そ の 点, D-PATCHは 左 室co-pulsation mechanismを も ち, 強 力 に こ のfoward
flowを 作 り 出 す 事 に よ り 重 度 不 全 心 に 対 し て も極 あ て 有 効 に 働 く と考 え られ る 。 し か し, Intra ventricular
balloon pumDingを 始 め と し てMoulopoulus13),
Kantrowitz14)ら のco-pulsation mechanismを 有 す る 直 接 的 左 室 補 助 装 置 に 対 し て, Bregmanら が 指 摘 す る 様 従 来 よ り 批 判 が あ っ た 。 即 ち, こ の 様 に 直 接 左 室 を 補 助 し た 場 合, 左 室 内 圧 が 高 ま り, 左 室wall tensionを 増 加 さ せ る 結 果, 虚 血 心 筋 に と っ て 酸 素 必 要 量 を 増 し不 利 に 働 く の で は な い か と い う 点 で あ っ た 。 しか し, 別 な 実 験 シ リー ズで も報 告 し て来 た が2)今 回 の 実 験 結 果 で も D-PATCH駆 動 に 伴 いpeak LVPは5.7%の 上 昇 す る に も か か わ ら ず, TTIは15%減 少 し て お り, 左 室 内 圧 は 上 昇 し て もD-PATCH補 助 に よ り残 存 心 筋 の 酸 素 必 要 量 は 増 加 し な い と 考 え ら れ た 。 即 ち, D-PATCH補 助 の 結 果, 残 存 し て い る 自 己 心 筋 エ ネ ル ギ ー 代 謝 よ り 見 て も 楽 に 働 け る 様 に な る の で は な い か と 考 え ら れ, sonomicrometerを 用 い て 残 存 心 筋 の 局 所functionを 今 回 詳 細 に 検 討 し た 。 結 果 は 図9に 示 す 如 くD-PATCH 駆 動 に よ りSegmental shortening, % SSは 著 明 に 増 加 し て い る 。 即 ち, D-PATCH補 助 に よ り, 左 室 残 存 心 筋 は よ り効 率 に 機 能 す る 様 な 結 果 が 得 ら れ た 。 実 際 の 臨 床 応 用 に お い て はIABPは 併 用 さ れ る と 考 え ら れ, そ の 場 合, D-PATCHの も た ら すpeak LVP の 上 昇 をIABPのsystolic unloading効 果 に よ り 吸 収 し, よ り 残 存 心 筋 に と っ て 有 利 に 働 く こ と に な る 。D-PATCHにIABPを 併 用 す る 事 に よ り, mLAPは 更 に 48%低 下(P<0.02)し, Kayら の 方 法 よ り 求 め た 算 術 的 平 均 左 室 仕 事 量 は, IABP併 用 に よ り 更 に66%上 昇 (P<0.01)し た 。 即 ち, 併 用 す る 事 に よ り 左 室 補 助 効 果 は 著 明 に 増 大 し て い る 。 し か も, peak LVPは 併 用 に よ り23%低 下(P<0.01)し て お り, IABPの 左 室 補 助 効 果 とsystolic unloading効 果 の 相 乗 作 用 に よ る も の と 考 え ら れ た 。 残 存 心 筋 機 能 で は, ESCL, % SSと も D-PATCH単 独 群 に 比 べ や や 増 加 し て い る も の の 有 意 の 差 は 見 な か っ た 。 し か しTTIは 併 用 す る 事 で10%の 減 少(P<0.05)を 見 て お り, IABPのsystolic unlo-ading効 果 に よ り 残 存 心 筋 の 酸 素 必 要 量 がD-PATCH 単 独 群 よ り 更 に 低 下 し た 事 が 示 唆 さ れ た 。 sonomicrometerは 局 所 心 筋 機 能 を 評 価 す る 有 力 な 手 技 で あ り, 今 回 は 左 室 短 軸 の み の 結 果 で は あ る が 我 々 の 期 待 し た 結 果 が 得 ら れ, 残 存 心 筋 の エ ネ ル ギ ー 代 謝 か ら 見 て も 合 理 的 な 結 果 と 考 え ら れ る 。 左 室 長 軸 の 測 定 も 含 め 更 に 実 験 を 重 ね 詳 細 な 検 討 を し た い と 考 え て い る 。 VI 結 論 1. 左 室 短 軸 のESCLは, D-PATCH駆 動 に よ り有 意 の 低 下 を 示 し, 左 室 心 筋 収 縮 率 も 著 明 に 増 加 す る 結 果 が 得 ら れ, D-PATCH補 助 下 で は 残 存 心 筋 の 収 縮 機 能 が 著 し い 改 善 を 示 す 事 が 明 ら か と な っ た 。 2. counterpulsationに よ るsystolic unloading効 果
は, D-PATCH駆 動 に伴 う左 室 内圧 の 上 昇 を 防 ぎ, TTIを 一 層低 下 さ せ る事 に よ り 心 筋 酸 素 消 費 量 の 更 な る低 下 が 期 待 され, 併 用 法 が 残 存 心 筋 に と っ て よ り 有 利 で あ る と 考 え られ た 。 3. 以 上 よ り, D-PATCHは 虚 血 不 全 心 のi残存 心 筋 salvageに と っ て 有 利 で あ り, 臨床 的 に はcounter-pulsationを 併 用 す る事 の 利 点 が 大 きい と考 え られ た 。 参 考 文 献
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